Svante-August Arrhenius
(Uppsala, 19 de febrero de 1859 / Estocolmo, 02 de octubre de 1927)
Retrato de Svant-August Arrhenius (1909). Extraído de: https://www.uni-wuerzburg.de/en/uniarchiv/personalities/eminent-scholars/svante-arrhenius/
Por David Oviedo.
Asociación Larense de Astronomía, ALDA.
Svante-August Arrhenius, fue un destacado físico sueco y es considerado uno de los fundadores de la fisicoquímica como disciplina científica. Sin embargo su huella no solo se redujo a este campo, sino que es recordado ampliamente por sus trabajos sobre ciencias climáticas y anticipó los mecanismos físicos de la influencia de la actividad humana en el calentamiento global.
Arrhenius nació en las cercanías de la ciudad sueca de Uppsala, en el seno de una familia luterana y con relación con la Universidad de Uppsala, en donde su padre trabajaba como agrimensor. Durante su infancia, Svante demostró gran capacidad para la aritmética y un interés autodidacta para hacer matemáticas; ese interés se profundizó mientras cursaba sus estudios básicos, sobresaliendo en física, química y matemática.
Hacia 1876, Arrhenius ingresa formalmente a la Universidad de Uppsala, tras varios años de relación casual con este ambiente académico. Durante su estancia, mantuvo como asignaturas principales: matemáticas, física y química, a las que añadió historia, mineralogía y latín; egresando con tan solo un año y medio de estudios (a inicios de 1878), estableciendo así un récord para ese momento.
Hacia finales de 1878, Arrhenius empieza nuevos estudios en matemática y química, con el objetivo de forjar su carrera doctoral, a la vez que inclinaba sus intereses hacia el desarrollo de la física; es así como se decide a conducir una peculiar forma de hacer física experimental desde una perspectiva química. Esta particular forma de hacer física y química, encontró fuertes resistencias en su entorno académico.
Tras estas resistencias en Uppsala, se trasladó a la Universidad de Estocolmo para optar por una posición en el laboratorio del físico Erik Edlund (1819-1888), quién era un reconocido experto en el campo de experimentación eléctrica. Inspirado en estas líneas de investigación, Arrhenius inicia estudios sobre electrolitos, construyendo una nueva teoría sobre la conductividad eléctrica y su influencia en las reacciones químicas. A partir de sus resultados, concluyó que los electrolitos, cuando se disuelven en agua, se dividen o disocian en diversos grados en iones positivos y negativos eléctricamente opuestos.
Hacia 1884, vuelve a Uppsala para defender su tesis sobre conductividad en electrolitos y los desarrollos experimentales logrados en Estocolmo, sin embargo sus evaluadores asignaron una calificación de baja clase a su título; ya que la idea de una conexión entre la electricidad y la afinidad química era poco muy poco valorada por sus tutores, entre ellos se encontraban el químico Per Teodor Cleve (1840-1905) y el físico Tobias Thalen (1827-1905), aunque encontró cierto interés por parte de Edlund y del químico Otto Petersson (1848-1941).
A pesar de estas dificultades iniciales, Arrhenius recibe en 1885 una beca de viaje, por parte de la Academia de Ciencias de Suecia; esto le permitió hacer un periplo de investigación que lo llevó a trabajar con eminentes físicos de la época: Friedrich Kohlrausch (1840-1910) de la Universidad de Würzburg, Wilhelm Ostwald (1853-1932) en Riga, Jacobus van ‘t Hoff (1852-1911) en Ámsterdam y Ludwig Boltzmann (1844-1906) en la Universidad de Graz, logrando así su objetivo de estudiar fenómenos químicos desde una perspectiva física.
En 1889, desarrolló el concepto de energía de activación, que es la energía mínima necesaria para que se dé una reacción química particular. Utilizó este concepto para explicar por qué la energía térmica sería necesaria para producir reacciones químicas. Su trabajo en esta área dio como resultado la ecuación de Arrhenius, que expresa cuantitativamente la relación entre la velocidad a la que se produce una reacción y la energía de activación de la reacción.
Grupo de investigación de Boltzmann en la Universidad de Graz. En el centro Ludwig Boltzmann y de pie a su izquierda Svante Arrhenius. Extraído de: https://web.archive.org/web/20100902054559/http://www.iva.se/upload/Verksamhet/H%C3%B6gtidssammankomst/Minnesskrift%202008.pdf
Arrhenius volvió a Suecia en 1891 y ocupó un puesto como profesor de física en la Högskola de Estocolmo. Allí se unió a la Sociedad de Física de Estocolmo y se involucró en la física cósmica, un estudio interdisciplinario de los fenómenos cosmológicos, atmosféricos, oceánicos y geológicos. Es así como plantea el fenómeno de la panspermia, la idea de que la vida llegó a la Tierra a partir de esporas nacidas en el espacio; sin embargo su desarrollo teórico en plenitud esperaría unos años más.
Con su retorno a Suecia, contrajo matrimonio en 1894 con su alumna y asistente Sofía Rudbeck, fruto de este matrimonio, tendrían un hijo: Olof, quien posteriormente haría carrera como bioquímico. La relación entre Rudbeck y Arrhenius se volvería turbulenta, divorciándose en 1896. Tras el divorcio, Arrhenius aceptaría una posición como rector de la Universidad de Estocolmo, manteniéndose en el cargo hasta 1902.
Durante 1896, se centró en la investigación de los períodos de glaciación y los mecanismos fisicoquímicos involucrados, con el objetivo de analizar la interacción con los gases de efecto invernadero, principalmente el vapor de agua. En el marco de este estudio, Arrhenius hace estimaciones de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre, determinando que es un gas que contribuye al efecto invernadero y concluyó que las emisiones causadas por la quema de combustibles fósiles y otros procesos de combustión, son lo suficientemente grandes como para causar un aumento gradual de la temperatura global, siendo un visionario de las tesis y hechos que hoy acarrea el calentamiento global.
Aunque estos trabajos de Arrhenius fueron traducidos al inglés, sus aportes sobre estudios climáticos permanecieron olvidados durante décadas, en gran parte porque la mayoría de las personas, incluida la comunidad científica, no creían que ninguna actividad humana pudiera tener un impacto en un sistema tan complejo como el clima de la Tierra. Después de mediados del siglo XX, cuando los científicos comenzaron a medir la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, vieron que esos niveles se incrementan con el paso del tiempo y se traducen en un aumento de la temperatura. De repente, la idea de Arrhenius de que los humanos podrían hacer que el planeta fuera más cálido parecía casi un hecho profético.
A lo largo de este período posterior a la disertación doctoral y tras la incursión en otros campos de estudio, se dedica a perfeccionar su teoría sobre disociación electrolítica, basándose en los estudios de la conductividad eléctrica de Kohlrausch, en los de las propiedades coligativas de van ‘t Hoff, y en los de ciertas propiedades químicas como el calor de neutralización de Thomson. En ese sentido, Arrhenius tuvo la capacidad de unir los resultados de distintas investigaciones y hacer una sólida generalización. Este trabajo le valió la obtención de la medalla Davy en 1902, otorgada por la Royal Society.
Hacia inicios del siglo XX, con su trabajo sobre disociación electrolítica siendo aceptado por la comunidad científica, recibe el Premio Nobel de Química en 1903, en reconocimiento a los extraordinarios servicios que ha prestado al avance de la química mediante su teoría electrolítica de la disociación. Un mérito envuelto en cierta ironía, ya que premia el trabajo desarrollado en su disertación doctoral, que a duras penas fue aprobada por el tribunal en Uppsala 19 años antes.
Con la recepción del Nobel, recibió varias invitaciones, entre ellas una cátedra en Berlín, que Arrhenius rechazó, también fue invitado por la Universidad de Berkeley (1904) y por la Escuela Politécnica de Charlottenburg (1905), en ambas instituciones Arrhenius recibió ofertas de trabajo y plazas de investigación. Ante estas invitaciones, la Academia de Ciencias de Suecia decidió iniciar el proyecto del Instituto Nobel de Química Física con Arrhenius como director, para así preservar la estancia del catedrático en Estocolmo.
Una vez que sus principales teorías fueron ampliamente aceptadas y con el renombre del Nobel, Arrhenius se embarcó en investigaciones de muchos temas, como la ósmosis, la inmunología, las toxinas y las antitoxinas, Astronomía y el origen de la vida; con respecto a este último tema, aprovechó para recuperar sus viejos planteamientos y reposicionar la hipótesis de la panspermia, publicando dos trabajos: "Lehrbuch der Kosmischen Physik” (Escritos de la física cósmica) y “Das werden der welten” (El devenir de los mundos).
Tras la publicación de estos trabajos, hubo una ruptura entre Arrhenius y sus colegas no escandinavos, siendo fuertemente criticado por el matemático y físico francés Henri Poincaré (1854-1912), quien señalaba que el trabajo de Arrhenius carecía de rigurosidad física, basándose en algunos problemas termodinámicos que presentaba la hipótesis de panspermia. A pesar de los problemas que presentaba su hipótesis, Arrhenius siguió defendiendo sus trabajos sobre el campo que denominó física cósmica.
Tras asentarse de forma definitiva en Suecia, a mediados de 1905, contrae segundas nupcias con María Johansson, fruto de este matrimonio, tuvo 3 hijos: Sven, Ester y Anna-Lisa, esta última haría carrera científica y se convertiría en matemática. En ese mismo año, se involucró en las actividades de gestión de la Academia Sueca de Ciencias, teniendo un rol fundamental en el desarrollo de los Premios Nobel y siendo partícipe del comité.
A lo largo de su estancia en el comité del Nobel, se dice que Arrhenius tuvo un papel preponderante en el esquivo galardón para Dmitri Mendeléiev (1834-1907), químico ruso, creador de la Tabla Periódica de los Elementos y uno de los críticos iniciales de la teoría electrolítica de Arrhenius; de acuerdo a ciertas versiones, Arrhenius hizo todo lo que estuvo a su alcance para convencer a diversos miembros de la Academia sueca para que declinaran en su idea de concederle el premio a Mendeleiev, que moriría en 1907 sin recibir el prestigioso galardón.
En su papel como parte del comité del Nobel, también se involucra en el escándalo de Marie Curie; en los meses previos a la entrega del Premio Nobel de Química en 1911, la destacada química francesa de origen polaco Marie Curie (1867-1934) y el físico Paul Langevin (1872-1946) habían mantenido una breve relación amorosa, a pesar de que Langevin estaba casado, estos hechos fueron seguidos de cerca por la prensa parisina y se convirtió en un escándalo nacional. Ante esta situación, Arrhenius opta por escribir a Curie y emplazarla a desistir del Nobel:
"Le ruego que se quede en Francia; nadie puede calcular lo que podría pasar aquí... Espero que mande un telegrama... que diga que no quiere aceptar el premio antes de que en el juicio de Langevin se demuestre que las protestas en su contra no tienen fundamento".
Sin embargo, Curie no sigue el consejo de Arrhenius, respondiendo de forma contundente:
“El premio me lo dieron por el descubrimiento del radio y el polonio. Creo que no hay ninguna conexión entre mi trabajo científico y los hechos de mi vida privada”.
Finalmente, Marie Curie acudiría a la recepción del Premio Nobel en 1911 y cumpliría así la histórica proeza de ser la primera persona en recibir dos premios Nobel en distintas especialidades.
Otro de los sucesos en los que estuvo involucrado Arrhenius durante sus labores en el comité del Nobel, fue en la polémica entrega del Premio Nobel de Física de 1921. Arrhenius fue encargado por el comité a evaluar los aportes de Albert Einstein (1879-1955) sobre el efecto fotoeléctrico, mientras que oftalmólogo y premio Nobel de medicina Allvar Gullstrand (1862-1930) fue el encargado de evaluar la teoría de relatividad, en ambos casos los informes fueron negativos, Gullstrand señalaba que la relatividad era errónea, mientras que Arrhenius prefería reconocer el trabajo experimental antes que el trabajo teórico, estos informes hicieron que el premio quedara vacante de forma provisional.
Sin embargo, ante muchas presiones en el entorno, el comité del Nobel accedió a premiar a Einstein, bajo la consideración de que el premio prestigia al premiado, pero también el premiado prestigia al premio. Así, de acuerdo con los estatutos de la Fundación Nobel, el Premio Nobel puede reservarse hasta el año siguiente, y entonces se aplicó este estatuto. Albert Einstein, por tanto, recibió su Premio Nobel de 1921 un año después, en 1922.
Por su dilatada trayectoria en ciencias, Arrhenius fue merecedor de diversos honores a lo largo de su vida, entre ellos el Premio Willard Gibbs (1911), Miembro extranjero de la Royal Society (1911), Premio Faraday (1914) y la Medalla Franklin (1920), además de ostentar doctorados honorarios de las universidades de Cambridge, Oxford, Leipzig, Edimburgo y Moscú. Tras años de investigación y aprovechando el auge de su influencia en el campo científico, se dedicó al final de su carrera a hacer divulgación científica y a la redacción de textos científicos para el público no experto.
Al final de su vida, su estado de salud fue algo delicado, en 1924 sufre un derrame cerebral y tres años después muere en Estocolmo, por complicaciones asociadas a problemas intestinales, siendo enterrado en su ciudad natal, Uppsala.
Referencias.
Arrhenius, G. Caldwell, K. Wold, S. (2008). A Tribute to the Memory of Svante Arrhenius (1859-1927) - A Scientist ahead of his time. Royal Swedish Academy of Engineering Science. [Artículo en línea] Disponible: https://web.archive.org/web/20100902054559/http://www.iva.se/upload/Verksamhet/H%C3%B6gtidssammankomst/Minnesskrift%202008.pdf
Crawford, E. Svante Arrhenius. Encyclopedia Britannica [Artículo en línea] Disponible: https://www.britannica.com/biography/Svante-Arrhenius
Hipótesis de la Panspermia de Arrhenius. [Artículo en línea] Disponible: http://www.tayabeixo.org/sist_solar/hipotesis/arrhenius.htm
La aventura amorosa de la pionera de la física y química Marie Curie que escandalizó al comité del Nobel. [Artículo en línea] Disponible: https://www.bbc.com/mundo/noticias-39281395
Pérez-Martin, I. (2019) La madre que te parió, Mendeléyev, un genio gruñón. Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA-CSIC) [Artículo en línea] Disponible: https://www.ipna.csic.es/blog/la-madre-que-te-pario-mendeleyev-un-genio-grunon
Villatoro, F. (2018) ¿Por qué Einstein no recibió el Premio Nobel por la teoría de la relatividad? La Ciencia de la Mula Francis. [Artículo en línea] Disponible: https://francis.naukas.com/2018/03/17/einstein-nobel/
